数据采集论文范文

数据采集论文范文第1篇

1．1采集系统方案采集系统方案如图2所示，系统由ST32F407单片机加FPGA结构组成，FPGA采用Altera公司的CYCLONEⅣ系列芯片EP4CE6E22C8N。单片机作为主控制器，用于控制FPGA采集，数据存储;电路包含以太网接口，GPS接口，SD卡存储器以及授时守时电路;FPGA部分用于产生AD同步时钟，控制六通道AD同步采集，并将采样值传入单片机中，电路包含6通道采集板和参考源;单片机与FPGA之间通过SPI接口与地址线A0进行通信。数字补偿晶体是整个系统的时钟源，该晶体的频率为16．384MHz，准确度为0．5×10－6，温漂为0．1×10－6。

1．2传感器选型本系统选用的传感器为ES－T型三分向力平衡式加速度计，传感器可以在±0．25gn到±4gn的范围内选择设定满量程，其动态范围优于155dB，带宽在DC－200Hz之间。

1．3信号调理与AD采集电路传感器输出为差分信号，信号动态范围为±5V，系统选用的AD芯片输入信号范围在±2．5V之间，所以传感器输出信号必须经过信号调理后才能进行采集，图3是其中一个通道的信号调理与AD采集电路，其余通道电路与该图完全一致。信号调理电路由全差动放大器OPA1632构成，该放大器的电压噪声密度为1．3nV/Hz1/2，在100Hz(高铁地震监测常用采样率为200sample/s)带宽范围内噪声有效值不超过15nV，满足地震信号采集要求。图中R2∶R1、R7∶R9均为2∶1，可将输入差分信号衰减2倍，实现将传感器输出的±5V信号衰减到±2．5V范围内，满足ADS1281的输入电压范围，图中二极管D1与D2是钳位二极管，将电压钳位在±3V左右，保护AD芯片。AD转换器是一款32bitΔ－Σ高精度模数转换器ADS1281，内部具有可编程FIR、IIR和SINC滤波器，0．6×10－6线性度，在250sample/s采样率下其SNR可达130dB，全速采样模式下功耗仅12mW，非常适用于电池供电的野外作业。通过配置PINMODE引脚，可将ADS1281设置为引脚控制模式(PINMODE=1)和寄存器控制模式(PINMODE=0)，本系统将其配置成寄存器控制模式。系统为实现同步采样，将六通道ADS1281的低功耗控制PWDN，复位RST，同步SYNC，采样时钟CLK，SPI时钟SCLK，SPI数据输入DIN引脚分别连在一起，并由FPGA统一控制，达到时钟同步，统一配置AD的目的，从而实现同步采样;而ADS1281的数据输出引脚DOUT分别接在FPGA的6个不同IO口，用于读取六通道AD的数据。参考源是数据采集系统的关键部分，本系统利用DCDC产生－5V电压，低噪声LDO电源芯片LT1964产生－2．5V电压，作为六通道ADS1281的VREFN输入，LT1964噪声为30μVRMS(10Hz～100kHz);利用专用精准基准芯片LTC6655－2．5产生+2．5V电压，作为六通道ADS1281的VREFP输入，该芯片噪声0．25×10－6p－p(0．1Hz～10Hz)，温飘为2×10－6/℃，经过试验，该方案是取得较好结果。

1．4FPGA采集控制与数据传输实现数据采集之前，STM32单片机需要通过FPGA对各通道采集卡(即ADS1281)进行配置;数据采集过程中，FPGA需要对六通道数据读取、打包并传入STM32单片机。控制线A0用于选择上述功能。当A0=0时，将STM32单片机与FPGA之间的SPI接口、FPGA与六通道采集卡之间的SPI接口直接相连，此时由STM32单片机直接完成采集卡配置;当A0=1，FPGA输出采样时钟CLK，六通道采集卡同时启动采样。FPGA数据采集与传输过程如图4所示。当六通道ADC数据准备就绪时，ADC_nDRDY信号将同时由高变低，FPGA收到下降沿信号后，将在ADC_SCLK引脚连续产生32个周期的SPI时钟，ADS1281在时钟上升沿输出数据(ADC_DOUT_1至ADC_DOUT_6)，FPGA在时钟下降沿读取数据，六通道数据将被缓存在6个32bit寄存器ADC_DA-TA0至ADC_DATA5内;FPGA读取完六通道32bit数据后，在MCU_DRDY引脚产生一个高脉冲，通知STM32单片机读取数据，单片机在MCU_DRDY下降沿启动中断，并在中断中完成数据读取;数据读取过程中，单片机的SPI时钟MCU_SCLK连续产生时钟信号，FPGA在收到时钟信号时，将数据通过MCU_DIN输出，时钟信号共6×32=192个，正好读完六通道数据。

2预警系统C/S构架软件设计

2．1客服端LabVIEW编程PC机客服端界面与网络编程利用LabView软件实现。LabView是由美国国家仪器(NI)公司研制开发虚拟仪器开发软件，是一种图形化编程语言，使用较为方便［6－7］。LabView主界面包含采样率、量程设置，IP地址，端口，开始采集按钮，停止采集按钮和波形界面几个部分，其中波形界面由WaveChart控件实现，具体实现如下:将下位机上传的六通道数据绑定为簇，簇输出接到WaveChart控件的数据输入端，Wave-Chart控件的图形显示方式设置为分格显示曲线，由于簇输入是6个数组绑定而成，WaveChart自动将窗口分成6个子窗口，每个数据对应一个窗口;Wave-Chart界面更新模式设置为StripChart，此模式下波形从左至右绘制，达到右边边界时，旧数据从左边溢出，新数据从右边进入。LabView具有强大的网络编程功能，本系统客户端利用了其中的TCP/IP协议模块，主要涉及到以下几个函数:TCPOpen(打开)，TCPRead(读取)，TCPWrite(写入)，TCPClose(关闭)。客户端程序工作流程如图5所示。从图中可以看出，从开始到结束采集一共用了两次TCP/IP连接，第1次用于发送采集命令，然后接收、处理、显示数据，当按下“停止采样”命令后，首先关闭第1次TCP/IP连接，此时服务器还在继续采集数据，但不发送，所以还需进行一次TCP/IP连接发送停止采集命令给服务器，服务器收到命令后即可停止采集，并进入低功耗模式。

2．2基于LWIP的服务器程序设计服务器的主控单片机是STM32F407，其内部集成了10/100M以太网MAC，结合PHY芯片DP83848即可完成以太网硬件搭建;以太网软件部分通过移植LWIP协议栈实现，已有较多文献或文档详细叙述了移植方法与过程，服务器接收命令、启动采样和传输数据等功能在tcp回调函数中实现。数据采集和传输是同时进行的，可在单片机中申请两个缓存，采用乒乓操作模式工作实现，即:其中一个用于中断采集数据存储，缓存满后，设置数据满标志，并查询另一个缓存的数据空标志，若为空，证明数据已经传输完成，可新的存储数据;另一个用于传输，传输完成后，设置数据空标志，并查询第1个缓存的数据满标志，若位满，证明数据可以传输;由于以太网的传输速度远大于数据采集的速度，以太网传输完成后会等待另一个缓存存满，所以整个过程中不会出现采样数据丢失的情况。

3采集系统性能测试

3．1噪声测试进行噪声测试时，将6通道输入短接，采样率设置为200sample/s;采集开始后，数据将以文本文档的形式实时存入SD卡。图6是由采集的一个通道数据用excel作图得到(取其中任意2000个点)，从该图可以看出:该通道采集的输入短接噪声峰峰值在±1．5μV范围内。为进一步对噪声大小进行量化分析，分别进行了三次噪声测试，并在excel软件中利用STDEVA函数对每一次的六通道采集数据做均方差处理，处理结果如表1所示。从表中可以看出:每隔通道的噪声均方差低于0．5μV，噪声一致性较好;采集卡输入信号范围是±5V，按照ADC的信噪比计算公式可算出采集卡的信噪比优于140dB。

3．2地震信号采集实验实验时，把传感器放置于地面，传感器差分信号输出端接入采集卡第1通道，打开监测站电源，在PC机中启动LabVIEW界面，设定好采样率、量程、IP地址与端口，点击“启动采集”，在距传感器2m左右用硬物连续敲击地面，图7是截取的实时显示结果图，从图7可以看出，第1通道具有典型的地震波形输出，纵坐标单位为mV，第2通道～第6通道输出为随机噪声，纵坐标单位为μV。

4结束语

本论文通过预警站(服务器)采集系统硬件、软件设计和客服端软件设计，实现了基于C/S构架的高铁地震预警IP数据采集系统。在性能上，系统噪声均方差低于0．5μV，信噪比优于140dB;在功能上，可实现远程参数设置、远程实时数据传输并显示。该系统不仅可以用于高铁地震预警，还可用于矿山微震监测、金库震动监测和天然地震等与震动有关的应用领域。

数据采集论文范文第2篇

在信息采集处理的过程中，需要有海量的RFID标签和读写器。读写器自动采集RFID标签的数据信息，这些原始数据信息与真实数据之间存在较大误差，需要经过预处理在交付给应用软件进行分析处理。原始数据的经RFID中间件预处理过滤后，再交给相应的上位机RFID服务器应用管理系统，RFID中间件是连接RFID系统和上位机管理系统的一层软件[2]。传统的RFID中间件一般运行在工控机或PC机上，由于RFID标签需要识别大量的目标对象，数据采集点数目较多，这样，RFID标签在布置上就失去灵活性。若将RFID中间件集成在微型智能计算机系统上，为RFID标签的应用带来便利。

2基于嵌入式平台RFID数据采集终端

基于嵌入式平台RFID采集终端体积小，集成度高，可便携，具有强大的数据实时处理能力，与PC机完全兼容，支持多种数据空间传输标准，并在读写器之间建立统一的应用级接口，可以直接读取读写器上的数据。当存在大量的RFID识别标签时，读写器将会扫描到海量数据信息，RFID采集终端将简化信息的传输流程。同时，运行在RFID数据采集终端的中间件把上位机的管理软件程序从硬件设备接口分拣出来并按照统一的标准进行封装，这样，使上层的应用软件具有统一恒定的数据控制接口。

3嵌入式RFID数据采集终端的硬件设计

读写器获取RFID标签数据后，通过专有的适配器接口，比如串口、CAN口等连接方式，将原始数据交付给嵌入式数据采集终端。流行的嵌入式设备采用模块化架构，功能各异的模块板卡通过插槽嵌入到ARM微处理器芯片核心板上，通过核心板上的总线与CPU及其他模块板卡建立通信。各模块之间相互独立，简化了硬件电路的设计，降低开发周期。在硬件平台设计中，嵌入式微处理器的选择直接制约着嵌入式RFID数据采集终端的性能。为了满足应用的需求，该终端选用基于精简指令集的32位ARM9微处理器。处理终端的硬件平台包括ARM9微处理器，电源复位电路，存储器，串口，以太网接口。ARM9微处理器内置存储器的容量较小，需扩充存储器以满足应用的需求[3]。电源复位电路和存储器的设计是硬件平台设计的关键。

4嵌入式RFID数据采集终端的软件设计

操作系统的开发非常复查而且成本较高，一般不自主设计。选用Lin-ux操作系统作为软件开发环境，并编写硬件接口驱动程序及应用程序。RFID中间件软件采用模块化结构设计，运行在Linux操作系统下。可以分为硬件接口驱动模块，数据处理分析模块，数据统一管理模块。硬件接口驱动模块的指令用于读取读写器上的数据信息。数据处理分析模块对被识物体的数据进行预处理、解析。数据管理控制模块将分析后的数据信息通过无线网络交付给上位机RFID服务器的应用管理系统，负责指令的上传下达，并控制嵌入式RFID数据采集终端的全局工作。

5结束语

本文利用ARM9的片上资源与Linux操作系统组建嵌入式RFID数据采集终端，该终端体积小，集成度高，抗噪性能好。采用统一的硬件标准，使对读卡器数据采集操作流程变得简化。该终端具有强大的数据采集，存储的能力，实时性高。用户可以通过人机友好交互界面对底层读写器进行配置管理。嵌入式RFID数据采集终端开发周期短，成本适中，在工业控制领域已得到广泛的应用。

数据采集论文范文第3篇

硬件系统为:监控层、数据采集层、现场层〔2〕。

1．1监控层监控层采用总线形网络结构，在总线上挂接的设备主要有:数据采集I/O服务器、IH数据库服务器、关系型数据库服务器、APP服务器、Web服务器、调度操作站、工程师站等。1)数据采集I/O服务器，分为电力、动力、水三个系统，采用冗余配置，服务器安装IFIX5．1组态软件，在IFIX5．1的SCU中配置IGS、PFC、IEC驱动同数据采集站通讯，具体通讯方式如下，采集西门子PLC系统数据的，则以工业太网为桥梁，IFIX通过IGS驱动与其实现实时通讯;采用RTU采集系统数据的，IFIX通过PFC驱动与其实现实时通讯;采集申瑞765G综保管理机系统数据的，IFIX通过IEC驱动与其实现实时通讯。2)GPRS服务器，能控无线远传站通过柜内S7－200、SINAUTMD720－3GPRS调制解调器、天线和GPRS通信管理软件SINAUTMICROSC构成GPRS网络，最后通过OPC驱动与能控中心GPRS服务器实现通讯连接。3)IH数据库服务器，IH数据库服务器上安装GE公司的ProficyiHistorian实时数据库软件，IH通过配置Collector采集器软件从数据采集I/O服务器抓取数据，采集的数据周期以秒、分为单位刷新。4)关系型数据库服务器，安装有DB2和Oracle两种关系型数据库软件，完成数据的长期归档以及数据的压缩和数据的备份。5)APP服务器和Web服务器，APP服务器运行基础能源管理模块，Web服务器用于Web。6)调度操作站，通过调度操作站能控调度可以对能控系统的相关数据及设备的运行状态进行监控，而且能够通过B/S(客户端/服务器)的方式访问APP服务器的基础能源管理模块，使用自己权限所分配的功能。

1．2数据采集层数据采集层有124个数据采集站，包括西门子S7－300PLC82套、通讯柜41套，力控RTU(Remo-teTermialUite，远程终端单元)46套，覆盖工源厂区、东风厂区、南芬露天矿及歪矿，地域分散。同监控系统的通讯方式有有线方式和无线方式。其中有兴安解冻库、四水源等十个站点敷设电缆困难且条件恶劣，增加了建设和维护的成本，因此采用GPRS无线通信方式;有线方式采用环网加星形的网络结构，整个环网有7个主站，从EMS01到EMS07分别是能源中心、焦化仪表室、朱庄柜、六高炉主控室、4#转炉机房、维检中心、冷轧机房，环网将7个主站点连接起来，再由主站点以星形的结构向外辐射用于连接所有的数据采集站。

1．3现场层1)本钢现场层的设备现状现场一次仪表有电磁流量计、超声波流量计、差压流量计、涡街流量计，提供4～20mA标准信号，PLC和DCS系统有西门子S7、施耐德、AB、ABB、浙大中控JP－300XP、Honeywellpks系统HoneywellHC900等系统，电力综保系统有北京四方、上海申瑞、清华紫光等厂家，电度表有湖南威胜和黑龙江龙电两种型号。信号类型分为计量点和工艺点，计量点只对数据进行采集;工艺点包括数据的采集和设备的控制。2)采集方案的确定针对现场设备的实际情况确定了如下的数据采集方案:(1)RTU采集方式，此种方式只对数据进行采集。对于支持RS485协议的超声波流量计，例如本溪新宇超声波流量计，将该表通过串口通讯线接入到RTU的串口，通道协议选择ModbusMaster，端口选择Serial。采集原有西门子PLC系统数据的，将系统通过以太网方式接入RTU的网口，RTU配置软件中通道协议选取西门子PLC，通讯口:TCPClient，IP地址为所通讯的PLC地址，端口号为102。原有系统为DCS，例如十一加的HoneywellHC900，将系统通过以太网方式接入RTU的网口，通道协议为ModbusTCP，通讯口:TCPClient，IP地址为所通讯的DCS地址，端口号为502。浙大中控的JP－300XP系统，如发电厂32号机和氧气厂4#制氧机。将系统通过以太网方式接入RTU的网口，是通过OPC协议进行数据采集，在原有系统中安装OPCTunnellerServer，然后在另外一台计算机上使用OPCTunneller驱动进行采集，在RTU中通道协议中选择OpcTunnellerMaster。与电力综保通讯，将系统通过以太网方式接入RTU的网口，通道协议选择IEC104，需要说明的是采用此种通信方式的只有清华紫光和北京四方，不包括上海申瑞，申瑞通过综保管理机765G直接同电力服务器通信。智能电表的数据采集，威胜龙电两种电表都有网口，同威胜的电能采集器通讯，采集器通过以太网方式接入RTU的网口，通道协议选择威胜WFET2000s，IP地址为电能采集器端设置的IP，端口号为9001。(2)I/O采集方式，数据的采集和设备的控制。计量点，新增的或原有的需接入能管中心的点通过仪表提供4～20mA标准信号接入到PLC柜或I/O柜的AI输入模板。工艺点，例如燃气厂五加、六加、九加等煤气加压站既有采集数据的要求，还有对现场阀门进行控制要求的，系统则通过在原有西门子S7－300或400系统中加装CP模板的方式进行数据的采集和设备的控制。新增加的CP模块规划的IP地址同原有系统的IP地址不在同一个网段，为两个独立的网段，可以实现数据采集控制功能和对病毒隔离功能。

2系统功能

本钢能管中心数据采集监控系统从试运行以来，实现了以下功能:1)数据采集设备控制对电力系统的电量、电流、电压、功率、功率因数等，燃气系统、热电系统、氧氮氩系统的流量、压力、温度、柜位等，水系统的流量、压力、水位等进行采集，对电力系统的开关、燃气系统的加压机、水系统的泵等重要能源设备进行远方操作控制和实时调整。2)报警功能监控中心汇聚大量的数据，系统根据故障程度和重要性，设置了重故障、轻故障和事件三种报警类型，提示调度员进行相应的操作。3)操作记录对重要设备的操作进行记录，当故障发生后可以为事故的原因分析提供依据。4)数据处理包括流量累计、计算煤气热值、多个数据之和或差等，例如混合煤气的和。5)数据归档对于短时归档数据，提供过程曲线显示;长时归档数据，可按信号内容、起/讫时间、时间粒度(分钟/小时/天/月)、数值类型(Min/Max/Ave/Sum)进行历史数据查询，并可进行曲线显示。6)Web用户可通过IE浏览器来访问Web服务器，获取现场设备的状态和运行参数，在Web画面上不能进行参数设定等操作。内容包括各系统的工艺画面，重要的报警画面。

3结论

本钢能管中心的建成使本钢能源管理水平跃上新的高度，对能源的实时监控、能源调度、能源优化、和节能等方面起到显著的作用。

数据采集论文范文第4篇

对管内车站客票发售的运行数据进行采集统计分析的首要的条件就是要能联到地区客票中心的数据库，能从地区客票中心的数据库里取到相应的数据，PowerBuilder存取数据库的方式有如下两种：a、通过使用标准的数据接口ODBC(开放数据库连接)；b、通过使用一个由Sybase公司提供的专用的直接与数据库相连的接口。本文选择a方式,但连接地区中心的数据库同时也给全地区的数据安全带来了极大的风险，因为地区中心数据库存放着整个地区中心的席位库、售票存根、计划调度命令，以及各种用于客运统计、财务统计和营销分析的所有数据，PowerBuilder作为前端数据库开发工具，提供了当前流行的大型数据库的连接接口同时，还提供一个直观的图形界面和可扩展的面向对象的编程语言PowerScript，用户通过PowerBuilder很松的就可以修改数据库的内容，这无疑会给整个地区客票中心的数据安全带来严重的隐患，是绝对不允许的，所以在取得杭州电算站的同意下，另外开辟一台服务器作为金华车务段的数据库服务器，这样就隔离了对地区中心数据库的破坏，编写工作流脚本每天按时自动从杭州地区客票中心的数据库服务器上将车务段每天的售票存根和基础数据导出，再导入到地区中心车务段的数据库服务器，保持车务段数据库服务器和地区中心的数据库同步，通过铁路专用网，在车务段就可以利用一台PC机利用PowerBuilder通过ODBC接口轻松的连接到地区客票中心的车务段数据库服务器，这样就既不影响杭州地区客票中心数据库的数据安全，车务段还可以利用这些数据进行二次开发。通过PowerBuilder与地区客票中心的车务段数据库服务器连接的方法如图1所示。

2系统设计

2.1设计原则客票数据采集和分析系统是在实现业务需求的前提下，确保软件开发满足高质量软件系统的要求，因此，应该遵循以下设计原则。

2.1.1直观、使用方便用户界面友好、使用简单、操作方便、数据正确完整、分析功能强大。

2.1.2安全可靠考虑到了运输生产数据的敏感性，在代码编制过程中把信息安全放在了第一位，系统中对各个用户权限进行严格分级，并对所涉及的数据库的连接进行加密。确保客票系统核心数据不泄密，确保客票系统运行效率不降低，确保客票系统基础数据不被盗取。

2.1.3可维护性本系统通过ODBC连接到地区中心数据库，并采用Datawindow技术来处理多报表。

2.1.4可扩展性确保客票系统在数据量增长、用户增长以及业务增长时具有良好的可扩展性。

2.2系统构成

2.2.1硬件环境①服务器端：IBMSERVERX3850服务器一台，位于杭州地区客票中心机房，用于存放售票存根和基础数据。②客户端：可联入网络的个人电脑一台、打印机一台。

2.2.2软件环境①服务器端：操作系统采用Unix，数据库服务器采用Syabsel2.3.5数据库。②客户端：操作系统为WINDOWSXP、WIN7，浏览器为IE6.0及以上。

2.3关键技术与实现方法

2.3.1PowerBuilder连接到地区中心的车务段数据库服务器存放在地区中心的车务段数据库服务器是复制地区客票中心数据库服务器的基础数据库和运行数据库，用的都是Sybase数据库管理系统，在车务段可以利用一台安装有PowerBuilder并连入客票网的PC机通过正确配置PowerBuilder的DBprofile，可以连接位于地区客票中心的车务段服务器的Sybase数据库，最后的配置文件内容为。

2.3.2利用数据管道实现数据库之间的同步PB提供强大的数据管道技术，数据管道技术是实现两个数据库之间、数据库内部数据传输的一种常用方法，数据管道技术的调用主要有以下5个步骤：①创建应用程序所需对象；②执行数据管道初始化操作；③启动数据管道；④处理程式运行中移动数据的错误行；⑤执行数据移动完毕后的收尾操作。数据库管道可以在PowerBuilder提供的pipeline画板中创建并定义，需创建一个继承PB管道系统对象的用户对象，再通过这个对象来管理管道操作，编辑支撑对象的PipeMeter事件脚本，实现语句为：St_read.text=string（RowsRead）St_write.text=String(RowsWritten)St_wrong.text=String(RowsInError)保存用户对象，创建支撑用户对象命名为u_pipe，通过定义的u_pipe，可以实现地区客票中数据库中的数据通过稳定的数据管道安全、快速的传送到客票数据采集和分析系统的数据库中。

2.3.3利用DataWindow技术实现嵌套数据报表DataWindow技术是PowerBuilder最具特色最关键的一项技术，其FreeForm风格基本可以代替PB中所给的其他录入控件，达到以假乱真的地步。在数据窗口上显示数据步骤:①利用数据窗口绘图器绘制一个数据窗口对象(DataWindowObject)。②利用窗口绘图器绘制一个窗口对象(WindowObject)，并且在窗口上放置一个数据窗口控件(DataWindowControl)。③指定数据窗口对象(DataWindowObject)给窗口上的数据窗口控件(DataWindowControl)。④将所要连接数据库的信息指定给交易对象(TransactionObject)。⑤利用Connect指令连接数据库和交易对象。⑥利用SetTransObject()函数连接数据窗口和交易对象。⑦利用Retrieve()从数据库读取数据PB数据窗口还具有嵌套报表的功能。所谓嵌套报表就是以一个报表为主体框架，根据需要在其中附加一个或多个报表，形成一个整体报表。其中主体框架的报表为主报表，附加的报表为辅报表。嵌套报表的功能体现在客票数据采集和分析系统中就是用户可以根据不同的筛选条件，可以任意组合，根据用户的不同要求展现不同的报表。

3功能模块分析

客票数据采集和分析系统主要有3大模块，分别是：数据采集模块、数据转换挖掘及定制模块、用户服务处理模块。下面就这3大模块分别进行分析说明。

3.1数据采集模块数据采集模块主要功能就是按用户不同的要求从地区客票中心的车务段数据库服务器中采集自己需要的数据并保存在本地数据库中，以供各种分析和统计，比如异地票的统计，按照路局要求异地票手续费收费标准：除动车组列车的返程票、联程票、低于30元的异地票、学生票以及管内动车组列车异地票免收5元手续费外，其余异地票均收5元异地手续费，用Select语句对数据库中sale_record表中的存根进行筛选，然后用Insert将采集到的数据存入到cen-ter库中的study_ydtj表中作为统计分析最基础的数据，当然这部分的工作都是通过运行PowerBuilder脚本在后成的。由于该模块具有数据传输量大、不可干扰性、准确性要求高和无人工干预等特点，因此，把这个模块设计为运行于数据库服务器中的一个后台进程，该进程通过中间件把客票数据采集和分析系统的数据库连接到地区中心Sybase数据库，然后利用数据管道技术定时批量的传输数据到客票数据采集和分析系统数据库中。为了防止数据传输过程中出现差错，该模块另一个功能是实时检查数据连接状态和数据管道的完整性，一旦发现错误，立即自动重启数据连接，并重建数据管道，有效的防止数据传输过程中差错的发生。

3.2数据转换、挖掘及定制模块数据转换、挖掘及定制模块主要功能是对传输到客票数据采集和分析系统数据库中的运输数据进行转换、挖掘及定制等操作，分别进行说明：①数据转换：将从地区客票中心的车务段数据库服务器的数据库获取的数据按照不同业务要求，转换成多种数据格式，满足不同的业务要求，并对错误、不一致的数据进行清洗和加工。②数据挖掘：通过对每个数据的定性和定量分析，从大量数据中寻找其规律的技术叫做数据挖掘技术。客票采集和分析系统存在着海量的历史数据，数据挖掘技术不仅能对历史数据进行查询和遍历，并且能够找出历史数据之间的潜在联系，分析客流，指明营销方向，帮助制定营销策略，给铁路决策层在运输生产决策中提供必要的建议。③数据定制：可以按照特定用户的特殊要求，把数据库中的相关数据进行抽取、分类和汇总，并存入特定数据表中，根据需要以Excel电子表格的形式提供给用户。

3.3用户服务处理模块用户服务处理模块主要用于资料分发，客票数据采集和分析系统给不同需求的用户提供齐全的客票信息和数据分类对比电子表格，用户服务处理模块将这些信息定时分发给需要的人，比如：站长、客运值班员等。

4结束语

当今的时代是注重顾客满意度的时代，旅客运输作为铁路运输的重点，要使铁路客运在运输市场上保持市场竞争力，必须不断提升客户服务质量，借助客票数据采集和分析系统能方便用户按自己的需要进行一些个性化的统计和分析客票数据，用于营销分析和客运组织管理，帮助及时掌握客流和运能利用率，科学合理地组织旅客运输，从而为铁路部门的内部管理与发展提供有力支撑。

数据采集论文范文第5篇

系统框架设计

林业资源监管通用数据采集系统采用C#语言、ArcEngine和开普互联智能表台进行设计开发。系统分为B/S架构的Web配置系统和C/S架构的桌面系统两部分，如图1所示。这种设计方式基于:1)B/S架构已成为林业业务系统的主流架构，借助配置系统以便将通用数据采集系统与业务系统进行集成;2)使桌面系统可以专注于数据采集，实现与业务流程、功能的松散耦合。Web配置系统包括数据交换以及桌面系统的配置管理功能模块，支持本地和远程配置方式。数据交换通过将事先制作完成的支撑数据提供给桌面系统，作为各业务数据采集系统运行的基础，并将采集完成的数据返回数据库，提供给其他业务系统使用。配置管理支持对采集数据、支撑数据以及桌面系统功能界面的配置，并将配置结果保存在XML配置文件中，作为桌面业务系统运行的基础。通过配置系统为桌面系统提供支撑数据并进行相关配置，就可以为不同业务定制数据采集系统。桌面系统包括通用功能元件、业务系统配置、动态数据的管理以及界面的生成4个功能模块。通用功能元件包含数据采集的一般功能。业务系统配置提供配置内容的读写功能。动态数据管理根据配置实现对不同业务支撑数据的访问、更新以及采集数据的导出。界面生成根据配置信息生成特定于业务的系统界面。桌面系统框架采用变种MVC模式(模型--视图--控制器)，该模式采用数据驱动设计［9］，使得视图、控制器和模型可以随业务而变。在数据层，空间数据与属性数据分表存储，空间数据表只存储与业务无关的图形信息，从而能以统一的形式访问、处理及显示空间数据，不受业务变化的影响。而与业务紧密相关的属性数据单独存储在属性表中，并将与属性数据相关的视图、控制器及模型的变化存储在用开普互联智能表台制作的表单文件、数据映射文件中，系统在运行时就可以基于表单文件、数据映射文件及配置文件动态地构建视图、控制器及模型，从而将业务数据的变化隔离在源代码之外，使源代码高度内聚，不会变异。由于两类数据的处理方式不同，数据间的完整性通过逻辑校验来保证。

关键技术及实现

林业资源监管通用数据采集系统采用的关键技术包括智能配置、界面自动生成和动态数据管理技术。

1智能配置技术

智能配置技术是指将与业务相关的变化信息存储在配置文件中，系统在运行时读取配置文件，根据其中的信息实现对不同业务数据采集功能的定制。当业务数据采集需求发生变化时，仅需通过改变配置信息就能满足需求，这样既增加了系统的灵活性，又能保持系统的稳定。数据采集系统通过配置系统实现智能配置，主要包括系统配置、采集数据配置两方面。（1）系统配置。系统配置包括支撑数据、用户功能界面配置两部分。支撑数据的配置内容包括数据版本号，采集人员的账户信息及该账户关联的业务名列表，支撑数据中各数据名称、类型、对数据操作的命令和命令状态列表。版本号为自然数值，作为数据是否需要更新的依据;业务名列表的形式为“Reforestation/造林，Harvesting/采伐”，前面是业务系统的英文名，后面是对应的中文名，之间用反斜杠隔开，指明账号可以使用的数据采集系统;数据名称为数据文件的名称，类型包括数据库、表和普通文件。命令指明了如何处理数据，包括覆盖、更新、添加、删除4种。命令状态包括已执行或未执行，决定系统是否执行命令。用户功能界面配置内容包括功能元件、逻辑验证规则和表单配置。功能元件和逻辑验证规则的配置目标可以是单个图层或整个系统。功能元件的状态包括可见、隐藏、可用与禁用，当不需要使用某项功能时，根据功能元件的名称将其状态设置为隐藏或禁用即可。逻辑验证规则的配置内容包括SQL语句及其描述，通过执行SQL语句进行验证;SQL语句的执行方式不随业务变化，规则的描述为界面上呈现给用户的信息，如地类检查。表单的配置目标是图层，包括图层名、表单文件名及其描述，通过将图层名和表单文件名配对存储，就能根据图层找到对应的表单进行属性数据的录入，描述为用户界面上呈现给用户的信息，如造林模式表。（2）数据配置。采集数据的配置包括需要导出的数据版本号、表名称、数据记录主键序列以及其他数据文件的名称。数据版本是自然数值，作为外界是否需要下载该数据的依据。系统根据数据名称和主键序列导出数据。

2功能界面自动生成

功能界面自动生成以功能元件为基础，通过建立配置文件完成用户界面的按需定制。（1）系统功能元件。系统是功能元件的集合，功能元件可能是单个功能或一类功能，如图形创建是单个功能，图形编辑是一类功能，在界面上表现为单个控件。本文使用功能元件名称、控件名称、功能状态及功能描述来表达功能元件。对于用户而言，只需配置功能名称及状态来控制功能界面。系统功能元件信息存储在XML文档中，该文档需要按照模板文件制作，配置系统解析该XML文档，并在界面上列举出功能元件列表供用户配置。（2）界面生成算法。数据采集系统中涉及界面变化的模块主要包括:1)空间编辑和拓扑校验界面。该界面因功能是否需要使用而变化。2)属性编辑界面。该界面随数据内容和结构而变化。3)逻辑校验界面。该界面随校验规则内容而变化。界面自动生成以功能元件及系统配置文件为基础，通过解析配置文件动态生成用户界面，生成流程如图2所示。3个界面的生成算法各有不同。空间编辑和拓扑校验界面的生成是根据配置对WindowsForm控件的可见性和可用性进行控制来实现的;属性编辑界面的生成是通过加载开普互联智能表单文件到WindowsForm窗体中来实现的，开普互联智能表单界面如图3所示;逻辑校验界面的生成是通过加载验证规则到WindowsForm窗体中的列表控件中来实现的。

3动态数据库管理

动态数据库是结构和数据都可以随需要而变化的数据库［10--11］，在本文中是指整个数据库的改变。数据采集系统以单一业务配置为基础，每个采集人员配备独立的设备和采集系统，但在人力和设备资源有限的情况下，数据采集系统需要支持多个业务的数据采集或多个采集人员共用一套设备和系统。系统需要根据业务、人员职责调用不同的支撑数据。解决方案为:建立以采集人员账号名和业务名组合命名的文件夹，通过配置系统将不同的支撑数据放到对应的文件夹内。当用户登录系统时，系统依据账号列出可操作业务，采集人员从中选择业务名称，系统就可以将正确的支撑数据供给用户使用。

4数据交换

数据交换包括支撑数据的上传及采集数据的下载，使用配置系统完成，交换的数据放在该系统目录下。支撑数据的上传有2种情况:1)采集系统的定制。将所有支撑数据以添加命令上传，桌面系统运行时会判断是否存在数据，如果不存在数据，就会从配置系统目录拷贝数据到本系统目录，结合这些数据形成特定于业务的采集系统。2)部分支撑数据的变更。将部分支撑数据以添加、删除、更新3种命令之一上传，桌面系统运行时检查配置系统目录下的数据版本号，如果版本号小于配置系统目录下数据版本号，就按照配置的命令进行更改。数据采集完成并通过校验后，由桌面系统将数据导出并压缩，然后拷贝到配置系统目录。每导出一次数据都会累加版本号，系统用户根据版本号下载最新的采集数据。

应用实例

数据采集论文范文第6篇

多路视频数据实时采集的软件实现

常永亮(飞行试验研究院测试所陕西西安710089)

【摘要】介绍了视频数据的采集、多路视频数据间的切换、视频数据的保存及基于C/S结构的实时视频数据传输与显示，在对四路飞行视频数据进行实时采集的运行时，各项需求已达到要求。

【关键词】视频数据、Divx编码、RTP/RTCP协议、TCP/UDP协议、媒体流、帧

1引言

随着信息技术的不断发展，人们将计算机技术引入视频采集、视频处理领域，用计算机处理视频信息和用数字传输视频数据在很多领域已有广泛的应用，在我们的飞机试飞中也被大量的应用。

视频图像采集的方法较多，基本可分为2大类：数字信号采集和模拟信号采集。前者采用图像采集芯片组完成图像的采集、帧存储器地址生成以及图像数据的刷新；除了要对采集模式进行设定外，主处理器不参与采集过程，我们只要在相应的帧存储器地址取出采集到的视频数据即可得到相应的视频数据，这种方法，无论在功能、性能、可靠性、速度等各方面都得到了显著的提高，但成本高。后者采用通用视频A/D转换器实现图像的采集，其特点是数据采集占用CPU的时间，对处理器的速度要求高，成本低、易于实现，能够满足某些图像采集系统的需要。

此系统要求每秒采最大25帧（设为可调），客户端实时显示最大25帧（设为可调），保存为MPEG4格式，画面要求为最大分辩率为1024X768。

多路视频实时采集使用的是VisionRGB-PRO卡（英国Datapath公司），此卡可同时实时采集两路视频数据，基本达到了本系统的要求，再用一台VGA矩阵切换器将前端数据源的四路视频数据进行人为切换采集。

2硬件环境的构建（硬件框架）

图一系统硬件框架图

上图为整个采集系统的硬件框架。

此采集系统主要实现对前端四路视频数据的人为切换式实时采集，在服务器端可同时采集和储存两路视频数据（在此只用一个视频采集卡），也可以一次只采集一路视频数据，再经网络实时传输到客户端显示,服务器端也实时显示所采集的视频。

在进行视频切换方面可在服务器端或客户端自行切换，在服务器端可通过串行口操作VGA矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换，在客户端可通过网络－服务器程序相应模块－串行口－VGA矩阵切换进行相应的视频输入输出口的切换。

3软件实现概述

3.1服务器端的实现

图二服务器端程序流程图

上图为服务器端实时采集视频的程序流程图。视频数据量较大,这就要求视频数据处理系统具有实时采集,大容量存储和实时处理的特点。在服务器端的实现是整个系统的关键，在此也承担了大量的工作，因此对软件和硬件方面要求也很高就成为必然。

软件要实现对视频数据的实时采集（最多两路）、控制视频接口、把视频数据实时编码保存并发送到多个客户端。以上就是要在服务器上实现的主要功能。

在采集方面最主要的是要有实时性，在此以事件驱动的方法从端口获取数据，采集到视频数据流在桌面显示的同时再编码保存，视频采集的数据要经软件的相应模块将其设为位图型式的视频帧，以利于在服务器端的显示和编码保存，在此采用Divx编码，Divx编码后形成以帧为格式的MPEG4流。Divx解码也是以帧的格式解压，因此有利于向客户端发送数据时以帧为单位发送视频数据流。

此处用到Divx编码就不得不把Divx编码作简要的介绍。

DivX由DivXNetworks公司开发的，即为我们通常所说的DVDrip格式，它采用了MPEG4的压缩算法同时又综合了MPEG-4与MP3各方面的技术，也就是使用DivX压缩技术对DVD盘片的视频图像进行高质量压缩，同时用MP3或AC3对音频进行压缩，然后再将视频与音频合成并加上相应的外挂字幕文件而形成的视频格式。其画质直逼DVD并且体积只有DVD的数分之一。这种编码对机器的要求也不高，所以DivX视频编码技术可以说是一种对DVD造成威胁最大的新生视频压缩格式,实际上Divx=（视频）MPEG4+（音频）MP3。

媒体流分为四个流：视频流、音频流、文本流、MIDI流，用视频卡采集的是两路视频流，保存时每路视频流多加了一个文本流，文本流主要应客户要求加入的服务器时间和一些人为输入的文本信息，在记录两个媒体流时一般有两种记录方法，在此采用的是将视频流和文本流记到一个文件中的方式，这样有利于文件以后的保存和查阅。

在采集软件实现方面主要应用了相应的SDK（Softwaredevelopmentkit）和API(应用编程接口)，还可用VFW(VideoforWindows)。但后一种方法实现简单单路视频采集卡可以，对于多路视频的采集用第一种方法更加灵活，但实现比第二种复杂的多。在服务器实现软件方面主要有以下几大块：一是采集；二是保存；三是向客户端发送；四是串口的通行；五图像的形成；六是桌面显示；七是对图像亮度、颜色、位置等的调整；采集通道、采样率、采集时间的选择；等等。

在服务器端各方面协调工作是关键，程序启动首先默认上次设定的视频采集卡通道，如有视频数据就显示、保存，如果没有视频数据就等待，如果要调整视频采集卡通道可用串口给VGA矩阵切换器发送相应的命令让VGA矩阵切换器进行相应的输入输出通道切换。也可经客户端经网络到服务器串口到VGA矩阵切换器进行VGA矩阵切换器相应的输入输出通道切换（在后面介绍客户端时再介绍）。每次切换后将自动保存原视频文件，如切换后有视频数据将自动重新生成一个新的视频文件。

在服务器桌面显示的画面是没经任何编码处理的，但网络传输和保存的视频数据是经Divx编码的，这样有力的减轻了网络间传输和服务器的负担。

用局域网实时传输视频数据已在一些领域大量的应用，局域网以有线局域网居多，因为有线局域网技术成熟、传输速度快，但是长时间传输大量视频数据时也会引起传输速率不稳定，引起数据堵塞，会导致视频传输的质量大幅度下降，容易引起画面的重影、抖动、花屏、延迟等现象。

为了在局域网上有效的、高质量的实时传输媒体流，需要多种技术的支持，包括网络传输层协议的选择、编(解)码技术，网络传输层质量控制技术等等。

实时传输协议RTP是针对Internet上多媒体数据流的一个传输协议，实时传输控制协议RTCP负责管理传输质量在当前应用进程之间交换控制信息，RTP/RTCP协议只适合服务器端和客户端相对动态的实时多媒体数据流传输。但是，对于图像采集速度固定的实时视频采集，有时会引起采集的数据来不及压缩而直接丢弃而达不到实时的要求，所以没有采用RTP/RTCP协议，而是从发送端出发，实时判断网络状况，采用暂停发送的控制策略进行实时传输。

网络传输层质量控制技术采用的是TCP/UDP协议，UDP是一种不可靠的、无连接的协议,UDP适用于一次只传送少量数据、对可靠性要求不高的应用环境。它不提供检错和纠错功能，一旦网络出现堵塞时，大量的数据报文会丢失。对于Divx编解码技术，是以帧为单位进行编解码的，分为关键帧和非关键帧。在传输过程中，由于压缩率比较高，只要一帧中错一比特位，将影响其后的更多的比特位，直接造成图像的模糊、花屏等现象。只有等到下一次关键帧的到来才有可能恢复图像的清晰。为了保证传输的正确性，自己需要在应用层制定协议。如此一来，只能选择使用TCP来进行网络通信，TCP的目的是提供可靠的数据传输，并在相互进行通信的设备或服务之间保持一个虚拟连接。TCP在数据包接收无序、丢失或在交付期间被破坏时，负责数据恢复。它通过为其发送的每个数据包提供一个序号来完成此恢复。再辅助以暂停发送的控制策略，较好的解决局域网中实时视频传输容易引起的重影、抖动、花屏的问题。

为了达到视频传输的实时性，总的思想是最少的发送冗余信息，最大程度上发送最新的视频。

在服务器端视频采集采用从VisionRGB视频采集卡捕获视频图像，得到的是位图型式的视频帧，然后用Divx编码进行压缩，通过Winsock实现压缩后的视频数据在局域网中的实时传输，在客户端接收完的数据交给Divx解码器解压，最后实现视频显示。如图三所示:

图三网络间传输流程图

如果局域网通信速率很高且状态稳定，则进行实时视频传输就可以达到非常好的效果。但是在网络出现异常时会导致数据传输率不稳定或明显下降，造成发送端数据积压。此时就要采取一定的策略来控制发送端（服务器端），以达到实时性的要求，暂停发送策略很好的解决了这一现象。使用此策略有时会有丢帧的现象(100M局域网没有发现丢帧现象)，但就客户端的要求是满足的，在服务器端的采集、显示、保存不受暂停发送策略的影响，也就是不会有丢帧的现象,虽然应用了暂停发送策略，但已经能够满足在客户端实时监控需求了。

3.2客户端的实现

在上面讲服务器端的实现时已经大概讲到客户端的实现，因为只要把服务器端实现好客户端实现难点就小的多。如图四所示：

图四客户端程序流程图

在客户端也可以自行选择要采集的通道，但对服务器端的采样率等都不能通过客户端进行设置，实现客户端时主要是要实时监听和服务器网络连接状态和判断接受的视频数据是否正常是否启用暂停发送策略等。每秒接收的帧数可自行调节，但不能大于服务器端每秒采集的帧数。

在客户端还要实时Divx解码,如果不解码就无法显示，Divx解码速度是完全可以达到实时显示的要求。Divx解码和显示在不同的两个线程中实现的，这样做主要是为了显示流畅。可以在两个不同客户端显示两个不同的视频通道采集的数据。

4结论

本系统作为电视跟踪系统的一部分,负责多路视频数据的实时采集、存储和视频编解码算法的实现、基于C/S结构的实时视频数据传输显示，在通过各种测试后在试运行期间已达到本系统的预期要求，本系统还支持事后的视频回放。

本系统的开发难点和重点在服务器端，服务器端的开发直接影响到整个系统开发。

参考文献

[1]《Windows核心编程》Microsoft公司〔美〕著

[2]《Windows多媒体编程基础》作者:张静,梁澍编

数据采集论文范文第7篇

加速加载试验条件下，选定的主要动态力学技术指标需要考虑路面结构设计中设计指标及其对路面结构疲劳和永久变形的控制作用。下面从技术指标的选择、传感器选型和埋设原则与数据采集等方面进行讨论。

1．1技术指标的选择依据在加速加载试验过程中，监测的动力学指标主要包括如下4项:(1)面层底部弯拉应变对通车初期的沥青路面，路面结构整体刚度较大，层间结合良好，此时在重复荷载的作用下，沥青面层以受弯拉应变作用为主而呈现出明显的拉压应变交替状态，监测面层底部的弯拉应变将贯穿于整个加速加载试验过程，进而作为评价沥青路面发生疲劳损伤的标志性力学指标之一。(2)基层顶部竖向压应变用于评价沥青路面车辙变形的力学指标。(3)面层底部水平横/纵向剪应变对于半刚性基层沥青路面来说，面层与基层的层间黏结性能较差，面层底部的水平横纵向剪应变可以破坏面层和基层的联结导致面层失去基层的水平约束，成为滑动状态，此时不但增加面层底部的弯拉应变，减小疲劳寿命而且增大沥青混凝土的流动性，容易形成裂纹等多种破坏形式。(4)面层/基层中间水平横/纵向最大剪应变在横/纵向剪应变的作用下，沥青混凝土和水泥稳定类材料产生横/纵向流动变形，此项指标用于评价面层和基层因材料的流动变形导致的各种破坏。

1．2传感器选型的基本原则传感器的选择受到传感器测量原理、封装材料、工作条件规格等因素的限制，成为了系统设计至关重要且颇具难度的问题。选择沥青路面结构力学响应监测的传感器应考虑的问题包括如下3方面:(1)传感器的结构和尺寸规格不能影响道路的使用性能J．RichardWillis在总结美国路面加速加载试验中路面内部参数采集的实践经验时认为结构内部的参数采集对于加速加载试验的成功具有重要意义，因埋设传感器造成压实度不足，有可能引起路面结构产生早期损坏［1］。引起传感器附近压实度不足的原因，一是因为传感器封装材料不耐热、不耐压，需要施工后埋设，进而导致埋设传感器位置的混合料与周围路面混合料存在着明显的离解面，二是因为传感器的结构和尺寸规格超出了沥青面层或基层的厚度限制，影响了压实的均匀性。(2)传感器需具有较高的成活率、准确性和重复性Sebaaly等从传感器选型、安装、检测的角度认为，传感器的自身成活率、结果准确性、重复性、稳定性、成本等是选择传感器的标准;对于施工过程中埋设和工后钻芯埋设两种方法，认为工后钻芯埋设的方法，由于采用了树脂作为粘结剂，明显增大了结构强度，造成测量结果不准确。

1．3FBG传感器在路面动力监测中的应用FBG传感技术是十多年来发展最为迅速的传感技术，具有灵敏度高、体积小、防水、抗电磁干扰、能进行长期实时在线监测、易于集成形成传感网络等特点，目前在土木工程、航空航天等领域得到了广泛的应用。王川基于PP－OFBG传感元件［2］，通过设计PP树脂基体模量与沥青混凝土模量相当，研制开发出主要针对于沥青路面应变监测的PP－OFBG埋入式应变传感器，并进行了传感性能试验研究。通过进行沥青混凝土梁的四点弯曲静载及动载试验并与理论计算进行了对比研究，发现这种传感器能够很好地反映出沥青混凝土的变形特征。刘艳萍针对传统的光纤光栅传感器模量大、尺寸大，直接拿来用于沥青路面的测试，不能反映沥青路面的真实应变的缺点，研发了一种橡胶封装FBG竖向应变传感器用于测量沥青路面的竖向应变［3］。结果表明，橡胶封装FBG应变传感器的自身的传感性能良好，但是用于实际沥青混凝土路面的埋设工艺还有待进一步研究。通过对近几十年来国内外路面内部检测手段的调研发现，在路面结构内部埋设传感器来监控路面内部的工作状态是路面领域一种经典的研究手段，测量结果可用于标定路面响应模型、进行施工质量监控、养护政策制定、新型结构与材料评价等。测量结果的代表性与准确性对后续工作有着决定性的影响。

1．4FBG动力响应监测系统基于FBG传感器灵敏度高、体积小、防水以及测值稳定、能进行长期实时在线监测等优点，本文选用FBG力学传感器监测沥青路面的动态力学响应。项目搭建的FBG动态力学响应监测系统如图2所示。系统由数据采集仪、通道扩展模块和传感器组成，其中传感器包括FBG水平、竖向应变传感器和FBG土压力传感器。

1．5传感器的布设和埋置设计传感器布设方案所遵循的原则如下:(1)选用的传感器需全面反映路面结构各层位敏感位置(结构层底部和中部)各项力学性质;(2)埋设传感器的数量需考虑传感器成活率，以同方向、多断面方式布设多组传感器以保证成活率;(3)考虑路面结构各层位相似位置的动态力学特性的比较，传感器的埋设在深度方向上需按相同平面位置布设。依据上述原则，传感器布设方案示意图如图3所示。由图3可见，在路面结构内部共计布设3层、8个断面的力学传感器，分别安置于面层底、基层底和垫层底三个位置，其中面层底部和基层底部包括压应变传感器、水平横向传感器和水平竖向传感器，垫层底部包括压应变传感器和土压力计。按此传感器布设方案埋设传感器，在路面施工完成后，还需要检测传感器的成活率。

1．6弯沉数据的采集由于FWD的应用较为广泛且较为成熟，国内外对于FWD的测量均有相关的操作规程或规范予以规定，因而在加速加载数据采集过程中无需特殊考虑FWD检测如何与加速加载试验的配合，但是需要注意的是:(1)FWD测点在加载内需均匀分布并且沿着加载带的纵向中轴线排布，测点数量不易较多，一般取6～8个为宜;(2)FWD侧点的位置需避开结构内部力学传感器的位置，以免结构内部的力学传感器影响FWD的测量精度;(3)为了考虑FWD数据的后续处理中对温度影响的修正，除了在加载段内排布测点外，还需在加载带外设置测点，测点数量取3～4个为宜;(4)对弯沉数据的处理需要进行反算模量的转换，为此FWD需要具有9个传感器。按照上述FWD测量需要考虑的问题，辽宁省半刚性基层路面的FWD测点设置如图4所示。FWD的测量按照《公路工程路基路面现场测试规程(JTGE60－2008)》的规定实施。通常，试验过程中，每加载10万次测量1次弯沉，有时可根据实际需要增加测量频次。

2表面服务功能数据采集

表面服务功能的评价指标，包括摆值、构造深度、渗水系数和车辙深度，这些技术指标的检测方法均按照《公路路基路面现场测试规程(JTGE60－2008)》相关规定实施。各项技术指标的测量要求和测量频次具体如下所述。

2．1车辙断面的测量试验记录的车辙断面形态如图5所示。采用MLS66开展加速加载试验，将抗车辙能力测试与抗疲劳和水损害测试分别选取两个加载段。为了研究路面全寿命周期内车辙深度的发展变化规律，在抗车辙能力测试和抗疲劳测试过程中都需要检测不同加载阶段的路面车辙断面。在抗疲劳测试过程中，无横向轮迹分布的情况下，加载位置固定，在两个加载轮的轮迹处的路面易于形成凸起，由此影响车辙深度的计算，因此，需根据实际情况选绝对车辙深度和车辙深度作为抗车辙能力的评价指标。试验按照《公路路基路面现场测试规程(JTGE60－2008)》中的方法测量车辙断面，选择的断面位置应遵循在有效轮迹带内均匀排布的原则，选取2～3个断面位置，每加载10～20万次测量1次，取各断面车辙深度计算结果的平均值作为最后的测量结果。

2．2抗滑和防水性能的测量测量方法按照《公路工程路基路面现场测试规程(JTGE60－2008)》的规定，每加载10～20万次测量1次，均匀选取轮迹带内4个位置，取各测点测量结果的平均值作为最终测量结果。

3路面工作条件

路面工作条件是指自然环境条件和行车荷载。加速加载试验条件下，通过加热和降水装置实现自然环境对路面作用的模拟。进行动载条件下路面性能分析需要考虑路面结构内部温湿度的分布状态，因此，试验过程中需要定期监测路面结构内部的温湿度数据。同时，试验过程中，需经常确认加载轴载是否稳定在预设轴载及其误差范围之内，路面工作条件检测还包括对加载轮轴载的实时监测。

4结论与展望

本文讨论了辽宁省MLS66路面加速加载试验的数据采集系统的内容与数据采集方法，数据采集系统由技术评价体系和检测手段两部分组成，系统实现了对沥青路面动态力学响应和表面服务性能的采集，通过建立数据采集系统积累试验数据，为试验数据分析提供保障。

数据采集论文范文第8篇

关键词：超低功耗MSP430数据采集USB接口设计

引言

实现系统运行的最小功耗是现代电子系统的普通取向，也是绿色电子的基本要求。采有最小功耗设计方法既能减少电子设备的使用功耗，又能减少备用状态下的功率消耗。在节省能源的同时还有利于减少电磁污染，有利于电子系统向便携式方向发展，有助于提高系统的可靠性。

现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高。在许多场合要求数据采集系统向便携化方向发展，要求系统具有体积小、功耗低、传输速率快、使用方便灵活等特点。在数据采集系统中，如何节省电能以使系统工作时间更长，如何通信才能使系统数据传输速度更快，已经成为系统开发过程中必须加以考虑的主要内容。

微控制器MSP430的超低功耗技术在众多单片机中独树一帜，同时它具有集成高度等特点，因此，选用该控制器作为系统的主控制器，实现数据采集和Flash存储等功能。此外，USB端口与以往的普通端口（串口与并口）相比具有传输速度快、功耗低、支持即插即用、维护方便等优点；因此在通信设计时，结合UART转USB芯片CP2101以实现USB接口通信。上述设计既利用了MSP430的超低功耗特性，又利用了CP2101设计USB接口的简便性，设计得到的数据采集系统可以实现便携化、低功耗、使用方便等目标。

1MSP430数据采集系统的USB接口设计

1．1采信系统简介

本系统实现多路数据的采集、Flash存储及USB通信等功能。单片机系统主要完成信息采集、A/D转换、对信号进行放大滤波处理、数据通信、Flash存储等；实时时钟记录采集数据的时间；CP2101实现USB接口，并把单片机采集到的信号传给微机；微机完成数据接收、存入数据库、数据处理、计算、显示等功能。

1．2超低功耗MSP430微控制器

MSP430是TI公司近几年推出的16位系列单片机。它采用最新的低功耗技术，工作在1.8～3.6V电压下，有正常工作模式（AM）和4种低功耗工作模式（LPM1、LPM2、LPM3、LPM4）；在电流电压为3V时，各种模式的工作电流分别为AM：340μA、LPM1：70μA、LPM2：17μA、LPM3：2μA、LPM4：0.1μA，而且可以方便地在各种工作模式之间切换。它的赶低功耗性在实际应用中，尤其是电池供电的便携式设备中表现尤为突出。在系统初始化后进入待机模式，当有允许的中断请求时，CPU将在6μ的时间内被唤醒，进入活动模式，执行中断服务程序。执行完毕，在RETI指令之后，系统返回到中断前的状态，继续低功耗模式。

本设计采用MSP430F13X微控制器。它具有非常高的集成度，单片集成了多通道12位A/D转换、PWM功能定时器、斜边A/D转换、片内USART、看门狗定时器、片内数控振荡器（DCO）、大量的I/O端口、大容量的片内RAM和ROM以及Flash存储器。其中Flash存储器可以实现掉电保护和软件升级。

1．3USB接口芯片选型

通用串行总线USB是由Intel等厂商制定的连接计算机与具有USB接口的多种外设之间通信的串行总线。传统上，USB接口的开发较为复杂。在同其它USB接口芯片相比较之后，本设计选择了无需外部元件的UART转USB芯片CP2101。选择这种接口芯片，可使USB通信接口设计变得十分容易。与同类产品相比，CP2101具有以下优点：

①具有较小的封装。CP2101为28脚5mm×5mmMLP封装。这在PCB上的尺寸就比竞争对手小30%左右。

②高度成度。片内集成512字节EEOROM（用于存储厂家ID等数据），片内集成收发器、无需外部电阻；片内集成时钟，无需外部晶体。

③低成本，可实现USB转串口的解决方案。CP2101的USB功能无需外部元件，而大多数竞争者的USB器件则需要额外的终端晶体管、上拉电阻、晶振和EEPROM。具有竞争力的器件价格，简化的电路，无成本驱动支持使得CP2101在成本上的优势远超过竞争者的解决方案。

④具有低功耗、高速度的特性，符合USB2.0规范，适合于所有的UART接口（波特率为300bps～921.6kbps）。工业级温度范围为-40℃～85℃）。

2USB通信的硬件接口电路

硬件电路如图1所示。CP2101的SUSPEND与SUSPEND引脚接到MSP430F13X的普通串口上。这两个引脚传送USB挂起和恢复信号，此功能便于CP2101器件以及外部电路的电源管理。当在总线上检测到挂起信号时，CP2101将进入挂起模式，可以节省电能。在进入挂起模式时，CP2101会发出SUSPEND与SUSPEND信号。为了避免SUSPEND与SUSPEND在复位期间处于高电平，使用10kΩ的下拉电阻确保SUSPEND在复位期间处于低电平。

CP2101的USB功能控制器管理USB和UART间所有的数据传输，以及由USB主控制器发出的命令请求以及用于控制UART功能的命令等。CP2101的UART接口处理所有的RS232信号，包括控制和握手信号。CP2101的VBUS与VREGIN引脚必须始终连到USB的VBUS信号上。在VREGIN的输入端加去耦电容（1μF与0.1μF并联）。CP2101与单片机接口是标准UART电平，与计算的USB端口连接是USB标准电路，因此，无论与3V还是5V供电的单片机连接都不需要电平转换。

3USB通信接口的软件程序设计

USB接口程序设计包括三部分：单片机程序开发、USB设备驱动程序开发、主机应用程序开发。三者互相配置才能完成可靠、快速的数据传输。其中USB设备驱动程序Cygnal公司已经提供。这里所要编写的是剩下的两部分。一部分为单片机MSP430F13X的串行通信程序，即对波特率、数据位、校验位、有无奇偶校验等通信协议的设计及单片机串行通信功能控制器的设置；另一部分为主机对CP2101的通信程序，这部分要在VC++环境中调用API函数实现。

3．1单片机程序设计

在IAREmbeddedWorkbench嵌入式集成开发环境中，编写单片机通信程序，可实现在线编辑修改。MSP430的内核CPU结构是按照精简指令集和高透明指令的宗旨来设计的，使用的指令有硬件执行的内核指令和基于现有硬件结构的高效率的仿真指令。以下为系统发送数据的部分应用程序（包括初始化及触发UART端口程序）：

#include"msp430x13x.h"

/*************************串口*************************/

voidsend_byte(charsdata){

TXBUF0=sdata;/*发送数据缓存（UTXBUF0）*/

while(IFG1&TUXIFG0)==0);/*目的操作数位测试，发送中断标志*/

}

/*************************main*************************/

voidmain(void){

chara;

uinta=0x0055;

WDTCTL=WDTPW+WDTHOLD;/*停看门狗，WDTCTL看门狗寄存器*/

UCTL0=CHAR；/*8位接收控制寄存器URCTL线路空闲\u24322异步\u26080无反馈8位1位停止位\u26080无校验位*/

UTCTL0=SSEL0；/*发送控制寄存器UTCTL0，UCLK=ACLK时钟*/

UBR00=0x0D;/*32Kb/2400b=13.65，波特率选择寄存器*/

UBR10=0x00;/*高字节*/

UMCTL0=0x6B;/*调节*/

ME1|=UTXE0+URXE0；

/*开USART0TXD/RXD接收/发送允许*/

IE1|=URXIF0；/*打开USART0RX接收中断允许位*/

P3SEL|=0x30;/*P3.4,5=USART0TXD/RXD,选择模块功能*/

P3DIR|=0x10;/*目标操作数置位，P3.4=1，输出模式*/

_EINT();/*开中断*/

//主循环

for(;;)

{send_byet(a++);}

}

3.2USB设备驱动程序的安装

当把开发板接到主机的USB端口时系统会提示发现新硬件，并要求安装驱动程序：

先安装CP2101的驱动程序CP2101_Drivers.exe到C：FilestoRS-232BridgeController.

完成上面两步的安装后，在系统的设备管理器中会看见CP2101虚拟的那个COM口。在以后的设计中就是对这个口进行操作。此时可能应用串口调试助手调试下位机程序，接收发送数据。

3．3主机应用程序设计

主机应用程序的编写使用VC++编译环境中的API（应用程序设计接口）函数实现。应用程序的设计方法与串口编程类似。首先必须查找设备并打开设备的句柄，然后进行读写和控制操作，最后是关闭设备句柄。为了提高效率，可使用多线程技术实现读写。具体步骤如下：

①把CP2101的动态链接库CP2101.DLL文件拷贝到,或者路径下。当程序运行时就能调用CP2101.DLL。

②在visualstudio6.0中打开CP2101SetIDs.dsw，选择Release或者Debug建立CP2101.EXE工程文件。

③在VC++6.0中链接CP2101.LIB，这时就可以应用CP2101的动态链接库了。

④在VC++里进行编程，用API功能函数对USB堆栈、CP2101的EEPROM及数据传输的通信协议等进行编程。

当数据传输完毕时，应用CP2101_Close()函数关闭设备句柄。可以根据实际应用修改CP2101的VID和PID，并用相应函数写进CP2101的EEPROM中。但须注意的是，修改后要用CP2101_Rest()函数使CP2101复位并重新安装驱动程序。

4结论

数据采集论文范文第9篇

基于通用信号处理开发板，利用FPGA技术控制AD9233芯片对目标模拟信号采样，再将采样量化后的数据写入USB接口芯片CY7C68013的FIFO中，FIFO写满后采用自动触发工作方式将数据传输到PC机。利用VC＋＋6．0软件编写上位机实现友好的人机交互界面，将传输到PC机上的数据进行储存和实时回放。本系统主要实现以下两大功能：1）ADC模块对目标模拟信号进行采样，利用FPGA技术将采样后的数据传输到USB接口芯片CY7C68013的FIFO中存储。2）运用USB2．0总线数据传输技术，将雷达回波信号数据传输到PC机实时回放。分为应用层、内核层和物理层3部分。应用层和内核层主要由软件实现。应用层采用VC＋＋6．0开发用户界面程序，为用户提供可视化操作界面。内核层基于DriverWorks和DDK开发系统驱动程序，主要起应用软件与硬件之间的桥梁作用，把客户端的控制命令或数据流传到硬件中，同时把硬件传输过来的数据进行缓存。物理层主要以FPGA为核心，对USB接口芯片CY7C68013进行控制，通过USB2．0总线实现对中频信号采集。系统设计采用自底向上的方法，从硬件设计开始逐步到最终的应用软件的设计。

2硬件设计

FPGA在触发信号下，控制ADC采样输入信号，并存入FIFO中。当存满时，将数据写入USB接口芯片CY7C68013，同时切换另一块FIFO接收ADC转换的数据，实现乒乓存储，以提高效率。FPGA模块的一个重要作用是控制USB接口芯片CY7C68013。当ADC采样后，数据进入FPGA模块，FPGA控制数据流将其写入CY7C68013的FIFO中，以便于USB向PC机传输。CY7C68013的数据传输模式采用异步slaveFIFO和同步slaveFIFO切换模式。通过实测，前者传输速度约为5～10Mbit／s，后者传输速度最高可达20Mbit／s，传输速度的提高可通过更改驱动程序的读取方式实现。

3软件设计

3．1USB驱动程序设计

USB2．0总线传输技术最高速率可达480Mbit／s。本系统采用批量传输的slaveFIFO模式。CY7C68013芯片内部提供了多个FIFO缓冲区，外部逻辑可对这些端点FIFO缓冲区直接进行读写操作。在该种传输模式下，USB数据在USB主机与外部逻辑通信时无需CPU的干预，可大大提高数据传输速度。Cypress公司为CY7C68013芯片提供了通用的驱动程序，用户可根据需求开发相应的固件程序。

3．2FPGA模块程序设计

系统中FPGA模块的核心作用是控制AD9233芯片进行采样。AD9233作为高速采样芯片，其最高采样速率达125Mbit／s，最大模拟带宽为650MHz。通过改变采样速率可使该系统采集不同速率需求的信号，扩展了该系统的应用范围。描述FPGA控制USB数据写入接口芯片FIFO的状态机如图6所示。状态1表示指向INFIFO，触发FIFOADR［1：0］，转向状态2；状态2表示若FIFO未满则转向状态3，否则停留在状态2；状态3表示驱动数据到总线上，通过触发SLWR写数据到FIFO并增加FIFO的指针，然后转向状态4；状态4表示若还有数据写则转向状态2，否则转向完成。

3．3上位机设计

为实现人机交互，利用VC＋＋MFC在PC机上编写了可视化操作界面，即上位机。上位机既用于数据采集的控制，同时也用于采集数据的实时回放。上位机界面如图7所示。上位机主要功能：1）按下“检测USB”按钮，可检测USB是否连接正常，并显示USB基本信息。2）按下“开始采集”按钮，可将采集的数据传输到PC机并实时回放数据波形；再次按下“开始采集”按钮，可暂停数据波形回放。3）按下“保存数据”按钮，可将采集的数据以＊．dat文件的形式存储到PC机硬盘。4）按下“结束采集”按钮，可关闭采集系统并退出界面；或按下“确定”和“取消”按钮，也可直接退出界面。

4系统实测

为了测试数据采集与回放系统，利用通用信号处理开发板设计了DDS模块。该DDS模块产生一个正弦波作为测试信号，通过AD9744芯片转换后变为模拟信号输出，并将此输出信号接至示波器以便验证系统。数据采集与回放系统的实物图及系统实测波形与回放波形。

5结束语

通过实际测试，基于FPGA的数据采集与回放系统达到了预期设计的要求。此系统能够对目标模拟数据进行采集，并能对采集的数据实时回放，且可将数据以＊．dat文件的形式存入PC机硬盘；系统具有高速的采集传输功能，上位机能够实时、动态地回放数据；信号采集板和处理板共用一套硬件，避免了重复制板，在实际调试时可方便地在信号采集与信号处理的工作模式间来回切换，提高了工作效率。原驱动程序官方版本为了满足通用性和稳定性的要求，限制了传输速率，本设计开发了相应的USB驱动程序，提高了传输速率。

数据采集论文范文第10篇

关键词：通用串行总线实时数据采集设备固件驱动程序

在现代工业生产和科学技术研究的各行业中，通常需要对各种数据进行采集。目前通用的通过数据采集板卡采集的方法存在着以下缺点：安装麻烦，易受机箱内环境的干扰而导致采集数据的失真?熏易受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制，可扩展性差。而通用串行总线USB（UniversalSerialBus）的出现，很好地解决了上述问题，很容易实现便捷、低成本、易扩展、高可靠性的数据采集，代表了现代数据采集系统的发展趋势。

1系统硬件设计与实现

1．1硬件总体结构

基于USB总线的实时数据采集系统硬件组成包括模拟开关、A／D转换器、单片机、USB接口芯片，其硬件总体结构如图1所示。多路模拟信号经过模拟开关传到A／D转换器转换为数字信号?熏单片机控制采集，USB接口芯片存储采集到的数据并将其上传至PC，同时也接收PC机USB控制器的控制信息。

1．2PDIUSBD12芯片

USB接口芯片采用Philips公司的一种专用芯片PDIUSBD12（以下简称D12）。该芯片完全符合USB1．1规范，集成了SIE、320B的多配置FIFO存储器、收发器、电压调整器、SoftConnect、GoodLink、可编程时钟输出、低频晶振和终端电阻等，支持双电压工作、完全自动DMA操作、多中断模式，内部结构如图2所示。

单片机通过8位并行接口传送经过A／D转换的采集数据，存储在FIFO存储器中。一旦存满，串行接口引擎SIE立刻对数据进行处理，包括同步模式识别、并／串转换、位填充／不填充、CRC校验、PID确认、地址识别以及握手鉴定，处理完毕后数据由模拟收／发器通过D＋、D－发送至PC。上述过程遵循USB1.1协议。D12与89C51的具体实现电路如图3所示。

2系统软件设计与实现

系统软件包括USB设备固件编程、驱动程序和应用程序。其中设备固件是整个系统的核心，它控制芯片D12采集数据、接收并处理USB驱动程序的请求和应用程序的控制指令。

2．1USB设备固件程序设计与实现

设备固件是设备运行的核心，用C语言设计。其主要功能是控制A／D模块的数据采集；接收并处理驱动程序的请求，如请求描述符、请求或设置设备状态、请求设备设置、请求或设置设备接口等USB1.1标准请求；控制芯片D12接收应用程序的控制指令等。其程序主框图如图4所示。单片机检测到D12后进入主循环。此时PC机先发令牌包给D12，D12接收到令牌包后给单片机发中断，单片机据中断类型设定标志位Status；最后执行相应标志位的中断服务程序。单片机通过A／D模块的中断入口控制A／D模块的数据采集。

2．2驱动程序设计与实现

USB系统驱动程序采用分层结构模型：较高级的USB设备驱动程序和较低级的USB函数层。其中USB函数层由通用串行总线驱动程序模块（USBD）和主控制器驱动程序模块（HCD）组成。

图3PDIUSBD12与89C51的具体实现电路

为使驱动程序具有通用性，也为简化应用程序的开发，编写了供应用程序调用的动态链接库。这样应用程序只需调用此库提供的接口函数即可完成对USB设备的操作。USB函数层（USBD及HCD）由Windows98提供，负责管理USB设备驱动程序与USB控制器之间的通信、加载及卸载USB驱动程序等。目前Windows98提供的多种USB设备驱动程序并不针对实时数据采集设备，因此采用DDK开发工具设计专用的设备驱动程序。其由四个模块组成：初始化模块、即插即用管理模块、电源管理模块以及I／O功能实现模块。

初始化模块提供一个DriverEntry入口点执行一系列的初始化过程。

即插即用管理模块实现USB设备的热插拔及动态配置。当Windows98检测到USB设备接入时，查找相应的驱动程序，并调用它的DriverEntry例程，PnP管理器调用驱动程序的AddDevice例程，告诉它添加了一个设备；然后驱动程序为USB设备建立一个功能设备对象。在此过程中，驱动程序收到一个IRP＿MN＿START＿DEVICE的IRP，包括设备分配的资源信息。至此，设备被正确配置，驱动程序开始与硬件进行对话。电源管理模块负责设备的挂起与唤醒。

I／O功能实现模块完成I／O请求的大部分工作。当动态链接库提出I／O请求时调用Win32API函数DeviceToControl向设备发出命令；然后由I／O管理器构造一个IRP并设置其MajorFunction域为IRP＿MJ＿DEVICE＿CONTROL。USB设备驱动程序收到该IRP后取出其中的控制码，并利用一个开关语句找到对应的例程入口。

2．3应用程序设计与实现

应用程序采用VisualBasic6．0编写。由于其只需调用动态链接库，故开发较简单。主要功能包括检测USB设备、开启／关闭USB设备、设置A／D状态和数据采集端口、显示并分析实时采集的数据。主框图如图5所示。

由于D12的端点1的FIFO为16字节，端点2的FIFO为64字节，当缓冲区存满后自动将数据打包，由SIE自动发送数据包。程序获得数据包后需延迟至下组数据包准备完毕，从而保证程序与数据采集同步。另外程序还发出停止采集和关闭USB设备的命令。

3系统特点

基于USB总线的实时数据采集系统严格遵循USB1．1协议，有以下特点：

（1）易于扩展。最长传输距离5m，采用USBHub可达30m；最多可同时接127个设备。

（2）电磁干扰影响极小。本系统放置在计算机外部，不受板卡间的电磁干扰影响；若在电磁干扰极强的环境下工作，需专门为其设计电磁屏蔽方案。

（3）安装方便，支持即插即用。克服了以往数据采集板卡需要打开机箱的麻烦。

（4）性价比高，远优于传统的实时数据采集系统。